新闻中心
当前位置:首页 > 新闻中心
怎样设置安全的锂电池保护电路
据统计,锂离子电池的全球需求已达13亿只,并随着应用领域的不断扩展,这一数据在逐年递增。正因如此,随着锂离子电池在各个行业用量的迅速激增,电池的安全性能也日益突出,不仅要求锂离子电池具有优异的充、放电性能,还要求具有更高的安全性能。那锂电池到底为什么发生起火甚至爆炸呢,有什么措施可以避免和杜绝吗?

  笔记本电池爆炸,不仅同其中所用的锂电池电芯的生产工艺有关,也同电池内封装的电池保护板、笔记本电脑的充放电管理电路以及笔记本的散热设计有关。笔记本电脑不合理的散热设计和充放电管理,将使电池电芯过热,从而大大增加了电芯的活性,同时增加了爆炸、燃烧的几率。

  锂电池材料构成及性能探析

  首先我们来了解一下锂电池的材料构成,锂离子电池的性能主要取决于所用电池内部材料的结构和性能。这些电池内部材料包括负极材料、电解质、隔膜和正极材料等。其中正、负极材料的选择和质量直接决定锂离子电池的性能与价格。因此廉价、高性能的正、负极材料的研究一直是锂离子电池行业发展的重点。

  负极材料一般选用碳材料,目前的发展比较成熟。而正极材料的开发已经成为制约锂离子电池性能进一步提高、价格进一步降低的重要因素。在目前的商业化生产的锂离子电池中,正极材料的成本大约占整个电池成本的40%左右,正极材料价格的降低直接决定着锂离子电池价格的降低。对锂离子动力电池尤其如此。比如一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的正极材料,而驱动一辆公共汽车用的锂离子动力电池可能需要高达500千克的正极材料。

  尽管从理论上能够用作锂离子电池正极材料种类很多,常见的正极材料主要成分为LiCoO2,充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。这就是锂电池工作的原理。

  锂电池充放电管理设计

  锂电池充电时,加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子,嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中。放电时,锂离子则从片层结构的碳中析出,重新和正极的化合物结合。锂离子的移动产生了电流。原理虽然很简单,然而在实际的工业生产中,需要考虑的实际问题要多得多:正极的材料需要添加剂来保持多次充放的活性,负极的材料需要在分子结构级去设计以容纳更多的锂离子;填充在正负极之间的电解液,除了保持稳定,还需要具有良好导电性,减小电池内阻。

  虽然锂离子电池有以上所说的种种优点,但它对保护电路的要求比较高,在使用过程中应严格避免出现过充电、过放电现象,放电电流也不宜过大,一般而言,放电速率不应大于0.2C。锂电池的充电过程如图所示。在一个充电周期内,锂离子电池在充电开始之前需要检测电池的电压和温度,判断是否可充。如果电池电压或温度超出制造商允许的范围,则禁止充电。允许充电的电压范围是:每节电池2.5V~4.2V。

  在电池处于深放电的情况下,必须要求充电器具有预充过程,使电池满足快速充电的条件;然后,根据电池厂商推荐的快速充电速度,一般为1C,充电器对电池进行恒流充电,电池电压缓慢上升;一旦电池电压达到所设定的终止电压(一般为4.1V或4.2V),恒流充电终止,充电电流快速衰减,充电进入满充过程;在满充过程中,充电电流逐渐衰减,直到充电速率降低到C/10以下或满充时间超时时,转入顶端截止充电;顶端截止充电时,充电器以极小的充电电流为电池补充能量。顶端截止充电一段时间后,关闭充电。

  锂电池保护电路设计

  由于锂离子电池的化学特性,在正常使用过程中,其内部进行电能与化学能相互转化的化学正反应,但在某些条件下,如对其过充电、过放电和过电流将会导致电池内部发生化学副反应,该副反应加剧后,会严重影响电池的性能与使用寿命,并可能产生大量气体,使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题,因此所有的锂离子电池都需要一个保护电路,用于对电池的充、放电状态进行有效监测,并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。

  锂离子电池保护电路包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护,要求过充电保护高精密度、保护IC功耗低、高耐压以及零伏可充电等特性。下面的文章将详细介绍了这三种保护电路的原理、新功能和特性要求,对工程师设计和研发保护电路有参考价值。

  锂电池保护电路设计案例分享

 以锂电池为供电电源的电路设计中,要求将越来越复杂的混合信号系统集成到一个小面积芯片上,这必然给数字、模拟电路提出了低压、低功耗问题。在功耗和功能的制约中,如何取得最佳的设计方案也是当前功耗管理技术(PowerManagement,PM)的一个研究热点。另一方面,锂电池的应用也极大地推动了相应电池管理、电池保护电路的设计开发。锂电池应用时必须要有复杂的控制电路,来有效防止电池的过充电、过放电和过电流状态。

  从电动自行车能源转变趋势论述了采用超低功耗、高性能MSP430F20X3设计电动自行车的锂电池充、放电保护电路的方案。该方案从系统架构、充放电电路、检测及保护电路设计的每一个细节论述设计的全过程,为电动自行车电源的设计者提供了比较全面的参考。

 商国互联  百行网  城际分类网  新品快播网  开心网  人人网  中国企业网  进口设备网  深圳报业集团  光波网  商机信息网  中国治疗仪网  交易通  上海B2B  中国商务部  三帝贸易网  国际机械网  商机平台  电子产品  21IC中国电子网  医疗器械网  数控产品网  中国商品  金羊网  今题网  珠海新闻网  悠牛网  商贸通  东商网  中国游艇网  国联资源网  CA-买卖网  全球订展  宝安电子数码网  金赢网  CPS中安网  中国商务网  创业网  浙江节能网  易佰买  温商网  企业商务网  万商汇  连接世界  企业在线  中国电子网  一品威客  环球经贸网  交易信息网  浙江民营企业网  四川商情  东方资源  开来网  帮帮网  天下安防网  中国内贸网  买卖设备网  华夏网  财富网  中国内贸网  汽车工业网  GG黄页  建站之星  民生网  全球IC采购网  金泉网  仪器仪表网  可比网  电子供应商网  中国产品网  制造资源  深圳论坛  企多网  勤企网  b2b98  创业邦  商卖网  企业搜  88众发网  华南城网  派代网  当今商务网  中国麦网  Ubai  去哪铺  亿商网  网络114  渠道网  星魂黄页网  商务联盟网  中国供求网  商虎中国  百贸网  电源网  68商极网  中企黄页网  好生意  企业信息网  企业供求  豫贸网 
Copyright © 2008 http://www.sikewei.com Limited,All Rights Reserved.  技术支持:兴业互联
版权所有:深圳市思科微电子有限公司  地址:广东省深圳市宝安区宝城13区260号展丰工业大厦北座   邮    编:518109
邮箱:szsike@126.com  电话:0755-29124379   0755-29129266   传真:0755-29124376